DE2058956C3 - Circuit for temperature stabilization of the direct current operating point of a high-frequency transistor power amplifier stage - Google Patents
Circuit for temperature stabilization of the direct current operating point of a high-frequency transistor power amplifier stageInfo
- Publication number
- DE2058956C3 DE2058956C3 DE19702058956 DE2058956A DE2058956C3 DE 2058956 C3 DE2058956 C3 DE 2058956C3 DE 19702058956 DE19702058956 DE 19702058956 DE 2058956 A DE2058956 A DE 2058956A DE 2058956 C3 DE2058956 C3 DE 2058956C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- direct current
- circuit
- transistor
- operating point
- amplifier stage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
- H03F3/24—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages
- H03F3/245—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages with semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
- H03F1/302—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters in bipolar transistor amplifiers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zur Temperat'jrslabilisie;ung d-:i Gleichstromarbeitspunktcs einer Hochfrcquenz-Transistor-Leistungsverstärkcrstufe in Emitiersch» ung, insbesondere zur Verwendung im UHF-Bereich, mit einem in den Kollektorkreis geschalteten Gleichstromwiderstand, der einerseits an das Betriebsspannungspoiential und andererseits an einen zum Basiskreis führenden Gegenkopplungszweig mit einer Reihenschaltung einer in Sperrichtung betriebenen Zenerdiode und einem Gleichstromwiderstand angeschlossen ist.The present invention relates to a circuit for temperature stabilization: i DC operating point of a high-frequency transistor power amplifier stage in emitter circuit, in particular for use in the UHF range, with a DC resistor connected to the collector circuit, on the one hand to the operating voltage potential and on the other hand to a negative feedback branch leading to the base circuit with a series connection of a reverse-biased zener diode and a DC resistor is connected.
Eine derartige Schaltung ist aus Transistor Circuit Design. McGraw-Hill Book Company. Copyright !963 der Texas Instruments Inc.. S. 266. 267 bekannt. Die dort in Fig. 19. 18 gezeigte Schaltung enthält in ihrem Gegenkopplungszweig zwar auch die Reihenschaltung aus einer in Sperrichtung betriebenen Diode und einem Gleichstromwiderstand. Aber dieser Zweig bewirkt sowohl eine gleichstrom- als auch eine weehselstrommäßige Gegenkopplung. Dadurch, daß auch ein Wechselsiromanteil auf die Basis des Transistors rückgekoppelt wird, wird die Leistungsverstärkung der Verstärkerstufe vermindert. Außerdem ist diese Verstärkerschaltung nur für den Kleinsignalbetrieb ausgelegt.Such a circuit is from transistor circuit design. McGraw-Hill Book Company. Copyright! 963 Texas Instruments Inc .. pp. 266,267. The circuit shown there in FIG. 19. 18 contains in its Although negative feedback branch also includes the series connection of a diode operated in the reverse direction and a DC resistor. But this branch causes both direct current and alternating current negative feedback. By that too an alternating current component is fed back to the base of the transistor, the power gain becomes the amplifier stage is reduced. In addition, this amplifier circuit is only for small-signal operation designed.
Eine bekannte Schaltung zur Temperaturstabilisierung des Arbeitspunktes ist in dem von K. Kretzer herausgegebenen »Handbuch für Hochfrequenz- und Elektrotechniker«. IV. Band, 1957. Seite 121, Abb. 83 angegeben. Diese Schaltung verwendet einen meist kapazitiv überbrückten ohmschen Widerstand im Emitterzweig des Transistors der Verstärkerstufe. Dies hat den Nachteil, daß der EmitteranschluD nicht auf kürzestem Wege geerdet werden kann. Dies ist aber bei breitbandigen UHF-Leistungs-Verstärkern, z. B. bei den Endverstärkern in Richtfunksystemen, besonders wichtig, da hier selbst kleinste ImpedanzenA known circuit for temperature stabilization of the operating point is that of K. Kretzer published »Handbook for High Frequency and Electrical Engineers«. Volume IV, 1957. Page 121, Fig. 83 specified. This circuit uses a mostly capacitively bridged ohmic resistance in the Emitter branch of the transistor of the amplifier stage. This has the disadvantage that the emitter connection is not can be grounded in the shortest possible way. However, this is the case with broadband UHF power amplifiers, z. B. with the power amplifiers in radio relay systems, particularly important, since even the smallest impedances in der Emitterzuleitung eine Rückkopplung hervorrufen, die die Verstärkung beeinträchtigt oder zur Selbsterregung führen kann. Bei vielen UHF-Leistungstransistoren ist daher der Emitteranschluß ι direkt mit dem Gehäuse verbunden.cause a feedback in the emitter lead, which affects the gain or to the Self-excitement can lead. In many UHF power transistors, it is the emitter connection ι connected directly to the housing.
Eine weitere bekannte, einfache Schaltung zur Temperaturstabilisierung des Arbeitspunktes ist in dem genannten Handbuch auf Seite 123 in Abb. 86 dargestellt. Sie verwendet eine Gfeichsin mgegen-Another known, simple circuit for temperature stabilization of the operating point is shown in of the mentioned manual on page 123 in Fig. 86. She uses a counterpart
n) kopplung über einen zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors eingeschalteten ohmschen Widerstand. Diese Schaltung hat den Nachteil, daß neben der Gleichstromgegenkopplung auch eine Wechselstromgegenkopplung '. orhanden ist, die die Leistungs-n) coupling via a between the collector and the Base of the transistor switched on ohmic resistance. This circuit has the disadvantage that besides the direct current negative feedback also an alternating current negative feedback '. is available that the performance
ΙΊ verstärkung der Stufe herabsetzt. Außerdem können im allgemeinen der Gegenkopplungswiderstand nicht so klein und der Kollektorwiderstand nicht so groß gewählt werden, daß sich eine genügend große Gegenkopplung und damit Stabilität ergibt.ΙΊ level gain reduced. Also can In general, the negative feedback resistance is not so small and the collector resistance is not so large be chosen that there is a sufficiently large negative feedback and thus stability.
2u Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochfrequenz-Transistor-Leistungsverstärkerstufe anzugeben, die mit stabilisiertem Arbeitspunkt sowohl im A- als auch im C-Betrieb betrieben werden kann. Dabei soll der Obergang von einer Betriebsart2u The invention is based on the object of a Specify high-frequency transistor power amplifier stage, which are operated with a stabilized operating point in both A and C mode can. The transition from an operating mode is intended
2~> zur anderen kontinuierlich vollzogen werden können, ohne Schaltungsänderungen vornehmen zu müssen, und gleichzeitig ώζ Verstärkung keine Beeinträchtigung durch die Arbeitspunktstabilisierung erfahren. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das mit dem 2 ~> can be carried out continuously to the other without having to make circuit changes, and at the same time ώζ gain no impairment from the operating point stabilization. The object is achieved in that with the
μ Gegenkopplungszweig verbundene Ende des Gleichstromwiderstandes an eine an den Kollektor des Transistors führende Drossel und an einen an Masse gelegten Kondensator angeschlossen ist, daß der Gleichstromwiderstand von einer Begrenzerdiode μ negative feedback branch connected end of the direct current resistor is connected to a choke leading to the collector of the transistor and to a capacitor connected to ground, that the direct current resistance of a limiter diode
J> überbrückt ist und daß im Gegenkopplungszweig die Reihenschaltung aus Zenerdiode und Gleichstromwiderstand sowohl über eine Drossel an die Basis des Transistors als auch über einen Gleichstromwiderstand mit einem Überbrückungskond»?nsator an Masse geschaltet ist. J> is bridged and that in the negative feedback branch the series connection of Zener diode and DC resistor is connected to ground both via a choke to the base of the transistor and via a DC resistor with a bridging capacitor.
Ein Ausführungsbeispiel der Hochfrequenz-Transistor-Leistungsverstärkerstufe nach der Erfindung ist in der Figur in stark schematisierter Form dargestellt und im folgenden beschrieben.An embodiment of the high frequency transistor power amplifier stage according to the invention is shown in FIG the figure shown in a highly schematic form and described below.
Die Basis des in Emitterschaltung betriebenen Transistors 1 der Leistungsverstärkerstufe wird über einen Koppelkondensator 2 mit der zu verstärkenden Hochfrequenzspannung angesteuert Der Kollektor des Transistors ist mit dem einen Anschluß einer Drossel 3The base of the transistor 1 operated in the emitter circuit of the power amplifier stage is via a coupling capacitor 2 is driven with the high-frequency voltage to be amplified The collector of the The transistor is connected to one connection of a choke 3
X) und einem Koppelkondensator 4 verbunden. Der andere Anschluß der Drossel ist über einen Kondensator 5 mit Erde, Ober einen ohmschen Kollektorwiderstand 6, der von einer in Durchlaßrichtung betriebenen Begrenzerdiode 7 überbrückt ist. mit dem Pluspol derX) and a coupling capacitor 4. Of the The other connection of the choke is via a capacitor 5 to earth, via an ohmic collector resistor 6, which is operated in the forward direction Limiter diode 7 is bridged. with the positive pole of the
V) Betriebsspannungsqueüe + Uo und über die Reihenschaltung einer in Sperrichtung betrieben Zenerdiode 8, eines ohmschen Widerstandes 9 und einer Drossel IO mit der Basis des Transistors verbunden. Der Verbindungspunkt des Widerstandes 9 und der Drossel 10 istV) Operating voltage source + Uo and connected to the base of the transistor via the series connection of a reverse-biased Zener diode 8, an ohmic resistor 9 and a choke IO. The connection point of the resistor 9 and the throttle 10 is
bo über einen ohmschen Widerstand Il mit Überbrükkungskondensätöf 12 mit Erde verbunden. Die Kondensatoren und Drosseln dienen zur Trennung der Hochfrequenz- und Gleichstromkreise. Die verstärkte, an der Drossel 3 abfallende Hochfrequenzspannungbo connected to earth via an ohmic resistor II with bridging capacitor 12. The capacitors and chokes are used to separate the High frequency and DC circuits. The amplified high-frequency voltage dropping across the choke 3
() > wird über den Kondensator 4 ausgekoppelt In der Praxis lieger· am Eingang und Ausgang der Schaltung noch Anpassungsnetzwerke, die hier aber nicht gezeichnet sind, weil sie zum Verständnis der Erfindung()> is decoupled via the capacitor 4 In the In practice there are still matching networks at the input and output of the circuit, but not here are drawn because they are useful for understanding the invention
nicht unbedingt erforderlich sind.are not strictly necessary.
Bei kleiner oder fehlender Aussteuerung des Transistors 1 setzt sich der Koüektorgleiolistrom Ic aus zwei Anteilen zusammen, dem Kollektorreststrom la, dsr bei leerlaufender Basis fließt, und dem verstärkten Basistrom B ■ /flffl=Gleichstromverstäikung ties Transistors !}. alsoIf the level of the transistor 1 is small or absent, the Koüektorgleiolistrom Ic is composed of two parts, the collector residual current Ia, dsr flows when the base is idle, and the increased base current B ■ / fl ffl = DC reinforcement ties the transistor!}. so
(I)(I)
Solange der Spannungsabfall am Widerstand 6 kleiner isf als die Schweilspannung der Diode 7, gilt für den Kollektorgleichstrom die BeziehungAs long as the voltage drop across the resistor 6 isf less than the welding voltage of the diode 7, the relation applies to the collector direct current
1 + R, 1 + R,
R, +
mit folgenden Größen: R, +
with the following sizes:
R1 R 1 + + R 1. R 1 . BB.
(2)(2)
In der Beziehung (2) sind vor allem die Größen Ueb und /co stark von der Temperatur abhängig, /co steigt exponentiell mit zunehmender Sperrschichtternperatur, und Ueb sinkt nahezu linear mit zunehmender Sperr-Schichttemperatur des Transistors 1. Wegen der exponentiellen Abhängigkeit des Basistromes Ib von der Emitter-Basis-Spannung Ueb steigt auch h und damit lc exponentiell mit zunehmender Temperatur an.In relation (2), the variables Ueb and / co are strongly dependent on the temperature, / co increases exponentially with increasing junction temperature, and Ueb decreases almost linearly with increasing junction temperature of transistor 1. Because of the exponential dependence of the base current Ib from the emitter-base voltage Ueb , h and thus l c also increase exponentially with increasing temperature.
Durch partielle Differentiation der Gleichung (2) läßt sich die Änderung des Kollektorstroms berechnen. Sie beträgtThe change in the collector current can be calculated by partial differentiation of equation (2). she amounts to
/f= -ß/ f = -ß
R1 + Rr R 1 + R r
+ I + I
l/rl / r
1 +B 1 + B
R1 R 1
\ f B \ f B
R,R,
R1 + R,
(3) R 1 + R,
(3)
Um in dieser Gleichung beide Summanden klein zu halten, muß vor allem /?i khin gegen R, sein, damit Änderungen von Ueb und /co nur kleine ÄnderungenIn order to keep both summands small in this equation, above all /? I khin must be against R , so that changes in Ueb and / co only make small changes
von Ic bewirken. Die Größe von R\ wird aber von dein Spannungsanfall an Rv und dem Quersuon? άυτάκ den Spannungsteiler aus R\ und R^ bestürmt Der Spannung-.ahfiill an R\ (Widerstand 9) kann klein gehalten werden durch eine große Zenerspannung der Diode 8. L'T>r positive Temperaturkoeffizient dieser Diode bewirkt bei hohen Umgebungstemperaturen eine Verminderung von Ueb und damit eine zusätzliche Stabilisierung.effect of Ic. But the size of R \ is determined by your voltage build-up at R v and the cross-succession? άυτάκ the voltage divider consisting of R \ and R ^ assailed The voltage-.ah f Jill to R \ (resistor 9) can be kept small by a large zener voltage of the diode 8. L'T> r positive temperature coefficient of this diode caused at high ambient temperatures, Reduction of Ueb and thus an additional stabilization.
In einer Reihe von praktischen Ausführungsbeispielen der eriindungsgemäßen Schaltung betrug der Anteil des Kollektorreststroms /co rund 10% des gesamten Kollektorgleichstroms. Bei Erwärmung des Transistors 1 von 25° C auf 15O0C Sperrschichttemperatur erhöhte sich der gesamte Kollektorstrom nur um 20%. Wurde die Schaltung aber ohne die Diode 8 und mit entsprechend größerem Widerstand 9 ( = Rx) aufgebaut, so erhöhte sich der gesamte Kollektorstrom Ic bei derselben Erwärmung des Transistors auf das Fünf- bis Zehnfache seines Wertes bei 25° C.In a number of practical exemplary embodiments of the circuit according to the invention, the proportion of the residual collector current / co was around 10% of the total collector direct current. Upon heating of the transistor 1 from 25 ° C to 15O 0 C junction temperature, the total collector current increased only by 20%. If the circuit was built without the diode 8 and with a correspondingly larger resistor 9 (= R x ) , the total collector current Ic increased to five to ten times its value at 25 ° C with the same heating of the transistor.
Bei Aussteuerung des Transistor:.. 1 mit großer HF-Leistung steigt der Kollektorstrom [^ und damit auch der Spannungsanfall am Widerstand 6. Die Diode 7 begrenzt diesen Spannungsabfall, so daß der Widerstand 6 relativ groß gegenüber dem Widerstand 9 gewählt und trotzdem der Transistor mit seiner maximal zulässigen Spannung betrieben werden und maximale Leistung abgeben kann.When the transistor: .. 1 is controlled with a high HF power, the collector current [^ and thus also the voltage applied to the resistor 6 can be operated with its maximum permissible voltage and deliver maximum power.
Bei großer hochfrequenzmäßiger Ansteuerung des Transistors 1 wird außerdem durch Gleichrichtung des Eingangssignals der Kondensator 12 aufgeladen und damit der Arbeitspunkt zum C-Betrieb verschoben. Die Kombination aus dem Kondensator 12 und den Widerständen 11 und 9 bestimmen die Größe der Verschiebung. Ihre Werte werden am besten experimentell bestimmt, so daß die Verstärkung des Transistors 1 über einen weiten Dynamikbereich der Steuerleistung möglichst konstant bleibt Der Kollektorstrom des Transistors im C-Betrieb hängt jetzt überwiegend von der Ansteuerung ab, Änderungen von Ueb und /co ändern den Kollektorstrom nur so geringfügig, daß eine besondere Stabilisierung unnötig wird.When the transistor 1 is controlled at a high level, the capacitor 12 is charged by rectifying the input signal and the operating point is shifted to the C mode. The combination of the capacitor 12 and the resistors 11 and 9 determine the size of the displacement. Their values are best determined experimentally so that the gain of transistor 1 remains as constant as possible over a wide dynamic range of the control power.The collector current of the transistor in C mode now mainly depends on the control, changes in Ueb and / co only change the collector current so insignificant that special stabilization is unnecessary.
Die erfindungsgemäSe Schaltung wurde ?.x\ einer Reihe von breitbandigen Verstärkern für den Frequenzbereich 225 ... 400 MHz erprobt Bei Eingangsleislungen von 1 mW bis 2 W betrug die Verstärkung 7,8 bis 8,8 dB, erst bei höherer Eingangsleistung bis 4 W verringerte sich die Verstärkung auf 6 dB. Hier wurde die Sättigungsleistung von 16 W erreicht.The circuit according to the invention was tested on a number of broadband amplifiers for the frequency range 225 ... 400 MHz the gain decreased to 6 dB. The saturation power of 16 W was achieved here.
Die Erfindung ermöglicht einen Aufbau der besprochenen Schaltung aus nur wenigen, billigen Bauelementen. The invention enables a construction of the circuit discussed from only a few, inexpensive components.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19702058956 DE2058956C3 (en) | 1970-12-01 | 1970-12-01 | Circuit for temperature stabilization of the direct current operating point of a high-frequency transistor power amplifier stage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19702058956 DE2058956C3 (en) | 1970-12-01 | 1970-12-01 | Circuit for temperature stabilization of the direct current operating point of a high-frequency transistor power amplifier stage |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2058956A1 DE2058956A1 (en) | 1972-06-15 |
| DE2058956B2 DE2058956B2 (en) | 1978-08-31 |
| DE2058956C3 true DE2058956C3 (en) | 1982-11-25 |
Family
ID=5789574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19702058956 Expired DE2058956C3 (en) | 1970-12-01 | 1970-12-01 | Circuit for temperature stabilization of the direct current operating point of a high-frequency transistor power amplifier stage |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2058956C3 (en) |
-
1970
- 1970-12-01 DE DE19702058956 patent/DE2058956C3/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2058956B2 (en) | 1978-08-31 |
| DE2058956A1 (en) | 1972-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE927932C (en) | Circuit for a very small transistor amplifier | |
| DE69423488T2 (en) | VOLTAGE REGULATOR | |
| DE3123735C2 (en) | Circuit for supplying a current to a load | |
| DE3307602C2 (en) | Circuit arrangement for shifting the DC voltage level of signals | |
| DE959561C (en) | Negative impedance converter with transistors | |
| EP0351639B1 (en) | Input circuit for a high-frequency amplifier | |
| EP1067473B1 (en) | Integrator | |
| DE2058956C3 (en) | Circuit for temperature stabilization of the direct current operating point of a high-frequency transistor power amplifier stage | |
| DE4337461A1 (en) | Switching power supply | |
| DE2403756A1 (en) | Electronically controlled resistor cct. - contains field-effect transistor source-drain path working with small control time constant | |
| DE3931893A1 (en) | Fold back-type current limit circuit - has series transistor with operational amplifier and transistor drive, and third transistor feed-forward | |
| DE1512671B1 (en) | Circuit with variable attenuation of large amplitudes | |
| DE968427C (en) | Stabilized DC-coupled transistor amplifier | |
| DE1076177B (en) | Self-oscillating square wave generator | |
| DE2400644A1 (en) | TOUCH ACTIVATED ELECTRONIC SWITCHES | |
| DE1295028B (en) | Transistor high-frequency amplifier with current and voltage negative feedback | |
| DE973683C (en) | Amplifier tube arrangement in cathode sequence circuit | |
| DE896069C (en) | Transmission circuit for very high frequencies with one tube | |
| DE1246827B (en) | Adjustable transistor mixer circuit | |
| DE2449376C2 (en) | HF generator with voltage stabilization | |
| DE946243C (en) | Single stage amplifier with regulation of the degree of amplification | |
| DE2716038B2 (en) | Phase shift circuit | |
| DE1562109B2 (en) | Buffer amplifier with a field effect transistor | |
| DE887215C (en) | Arrangement for reducing the DC magnetization of the output transformer of a tube circuit with negative feedback | |
| DE866197C (en) | Broadband amplifier, especially for the audio frequency range |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8220 | Willingness to grant licences (paragraph 23) | ||
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: AEG-TELEFUNKEN NACHRICHTENTECHNIK GMBH, 7150 BACKN |
|
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: ANT NACHRICHTENTECHNIK GMBH, 7150 BACKNANG, DE |
|
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |